Были попытки решить эту задачу с помощью машинного обучения и нейросетей. Более менее успешные. Обучали сетку распознавания предметов на картинке, потом обучали какие цвета доминируют в изображении тех или иных предметов, потом еще пару know-how, в том числе "шаманства" с каналом яркостей и пр. Результат не блестящий, но достаточно правдоподобен. Художественную картину не восстановишь, но несложную документальную фотографию - достаточно близко к оригиналу.
Только вот эта задача - точно не для людей, которые этой темой (обработка изображений с помощью методов машинного обучения) не занимались раньше. И уж точно, там задействована не та логика, которую вы привели в вопросе.